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自然通風節能技術

生活 更新时间:2024-09-16 06:11:07

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蓄冷空調技術

蓄冷空調技術是在電力負荷很低的夜間低谷期,采用電動制冷機制冷,利用蓄冷介質的顯熱或潛熱特性,用一定的方式将能量儲存起來。

在電力負荷較高的用電高峰期,把儲存的冷量釋放出來,以滿足建築物空調或生産工藝的需要,能充分發揮移峰填谷的優勢,使用戶在經濟上達到最大的利益。

自然通風節能技術(通風與空調節能技術)1

冰蓄冷空調适用場合

1、商場、賓館、飯店、辦公樓等冷負荷高峰和用電高峰基本相同、持續時間長的場合;

2、體育館、展覽館、影劇院等冷負荷大、持續時間短的場所;

3、制藥、食品加工、啤酒工業、奶制品工業等用冷量大且絕大多數空調負荷集中在白天的制造業;

4、現有空調系統能力已不能滿足負荷需要,需要擴大供冷量的場所,這時可以不增加主機改造成冰蓄冷系統最有利。

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熱回收技術

排風和空氣處理能量回收

在建築物的空調負荷中,新風負荷所占比例比較大,一般占空調總負荷的20%~30%。為保證室内環境衛生,空調運行時要排走室内部分空氣,必然會帶走部分能量,而同時又要投入能量對新風進行處理。如果在系統中安裝能量回收裝置,用排風中的能量來處理新風,就可減少處理新風所需的能量,降低機組負荷,提高空調系統的經濟性。目前熱回收設備主要有兩類:間接式,如熱泵等;直接式,它利用熱回收換熱器回收能量。

自然通風節能技術(通風與空調節能技術)2

轉輪式能量回收流程

空調冷水機組餘熱回收

空調在制冷過程中會排放出大量的廢熱,熱量等于空調系統從空間吸收的總熱量加壓縮機電機的發熱量。現在這部分熱量直接在冷卻塔被排放到大氣中,浪費了熱量。如果加以利用,用于加熱生活用水,可以節能,并且可以很大程度上減少環境污染。該技術是在用戶制冷機組上安裝熱量回收裝置,回收制冷機組的冷凝熱量,使空調機在制冷的同時制取生活用熱水,非常适合那些既需要空調又需要熱水的單位,如賓館、醫院、大型工礦企業等。

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中央空調機組部分熱回收系統原理圖

自然通風節能技術(通風與空調節能技術)4

中央空調機組全部熱回收系統原理圖

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太陽能空調

太陽能是最清潔、最可靠的巨大能源寶庫。太陽向宇宙釋放總能量約3.8*1023,太陽能照射到地球的能量相當于全世界目前發電量的八萬倍。人類利用太陽能的途徑:光熱轉換,光電轉換,光化轉換。太陽能空調系統是一種光熱轉換系統。節省了将熱轉換為電能時所浪費的能量。

太陽能空調系統主要由太陽能集熱裝置、熱驅動制冷裝置和輔助熱源組成。太陽能集熱裝置的主要構件就是太陽能集熱器,還包括儲熱罐和調節裝置。太陽能集熱器是用特殊的吸收裝置将太陽的輻射能轉換為熱能。

一是先實現光一電轉換,再用電力驅動常規壓縮式制冷機進行制冷;這種實現方式原理簡單、容易實現,但成本高。二是利用太陽的熱能驅動進行制冷,這種制冷方式技術要求高,但成本低無噪音、無污染。現采用的主要是這種方式。這種方式的太陽能空調一般又可分為吸收式和吸附式兩種。

自然通風節能技術(通風與空調節能技術)5

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建築物自然通風的設計措施

通風是由來自室外風速形成的“壓差”和建築表面的洞口間位置及溫度造成的“溫差”形成的室内空氣流動。根據壓差形成的機理,可以分為壓差作用下的自然通風和熱壓作用下的自然通風。當有風從左邊吹向建築時,建築的迎風面将受到空氣的推動作用形成正壓區,推動空氣從該側進入建築;而建築的背風面,由于受到空氣繞流影響形成負壓區,吸引建築内空氣從該側的出口流出,這樣就形成了持續不斷的空氣流,成為風壓作用下的自然通風。

然而,随着城市化進程的不斷發展,城市地面交通和建築之間的日益融合,自然通風技術能否再度成為城市生态建築的主流則需要進一步探讨。

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合理的溫濕度

選取有利于節能的運行參數(以室内溫度為例)

自然通風節能技術(通風與空調節能技術)6

溫濕度的選取,這裡是以室内溫度為例,夏季室内溫度26℃比24℃節能18%,28℃比24℃節能36.6%。冬季,20℃比22℃節能31.5%,18℃比22℃節能55.5%。所以,2008年建設部也發了這個規定,要求公共建築夏季室内溫度不得低于26℃,冬季室内溫度不得高于20℃。

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合理的系統方案

合理選擇空調系統方案(多方案對比)

不同的工程項目,應該有最适合或者比較适合的空調系統方案。所以中央空調設計階段應該要通過不同系統方案的對比找到,最合适的空調系統方案。像這個表所示,夏熱冬冷地區學校,節能的系統方案是多聯機 空氣源熱泵熱水器系統方案,比傳統空調系統節能34.4%。

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[1]呂繼祥, 王鐵軍, 趙麗,等.基于自然冷卻技術應用的數據中心空調節能分析[J]. 制冷學報, 2016(3).

[2]藍楊虹, 唐峰, 陳海波. 夏熱冬冷地區學校建築空調系統設計方案節能效果比較分析[J]. 建築節能, 2014(3):4-8.

[3]黃豔山, 馬俊麗. 西北幹旱地區的空調系統節能設計[J]. 建築節能, 2016, 44(5).

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大溫差送風

在合适的空調工程項目中應當可以考慮采用大溫差送風。大溫差送風,空調系統的送風系統一次投資可下降30%~37%,空調機組運轉費用可減少31%~50%。

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殷平. 空調大溫差研究(3):空調送風大溫差經濟分析[J]. 暖通空調, 2000, 30(6):75-76.

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新風量

采用合理的新風比

新風量關系到空調房間的空氣品質和空調能耗,所以我們應該對不同工程找到既能讓空調房間空氣品質滿足要求,又能節能的新風比。

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Joo J, Qi Z, Lee G, et al. Optimum energy use to satisfy indoor air quality needs[J]. Energy & Buildings, 2012, 46(3):62-67.

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水泵變頻技術

中央空調水泵耗電量約占中央空調系統總能耗的20~40%。所列出的這個表格為近年來水泵變頻技術在各個項目中的使用達到的節能效果。最低的節電率有21%,最高的節電率有62%。

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[1]洪善祥. 變頻控制技術在中央空調系統中的應用[J]. 能源工程, 2000(2):42-43.

[2]潘金文, 汪瓊珍. 變頻控制技術在中央空調水系統中的應用[J]. 工程建設與設計, 2003(1):23-25.

[3]陳建東. 中央空調系統水泵變頻節能技術的應用分析[J]. 制冷技術, 2006(4):12-14.

[4]馬炎坤, 梁成儒, 聶凱正. 中央空調系統水泵節能改造的試驗研究[J]. 節能技術, 2009, 27(4):368-370.

[5]曹華, 張九根. 中央空調冷卻水、冷凍水系統的變頻節能分析[J]. 電機與控制應用, 2014(4):62-66.

[6]彭彥平, 任慶昌, 闫秀英. 中央空調冷卻水系統雙機變頻節能控制研究[J]. 控制工程, 2015, 22(6):1047-1052.

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變風量系統

在1996年美國愛荷華大學的Ardehali等[1]通過對一幢辦公大樓由定風量系統改成變風量系統的改建工程進行分析得出,改造後的大樓可節能53%。

吳明等[2]的研究發現變風量空調系統比風機盤管加新風系統節能約22.11 %。與定風量空調系統相比節能達到35.32 %。

[1]Ardehali M M, Smith T F. Evaluation of variable volume and temperature HVAC system for commercial and residential buildings[J]. Energy Conversion & Management, 1996, 37(9):1469-1479.

[2]吳明, 連之偉. 變風量空調系統模拟及能耗研究[J]. 節能, 2003(8):10-13.

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溫濕度獨立控制技術

清華大學建築技術科學系江億院士提出了溫濕度獨立控制空調系統。從這個表格可以看出,采用了溫濕度獨立控制技術的項目,有很明顯的節能優勢,節能率在10%-55%之間。

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楊修飛, 羅清海, 楊會娟,等. 溫濕度獨立控制空調系統的現狀分析[J]. 能源工程, 2011(6):58-60.

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磁懸浮空調技術

磁懸浮空調是指中央空調系統的冷水機組采用了磁懸浮離心式壓縮機的中央空調系統。磁懸浮離心式壓縮機的核心部件是磁懸浮軸承,不同于傳統的機械軸承,磁懸浮軸承無接觸、無摩擦、不需要潤滑油,其采用數字控制的磁懸浮軸承系統,磁懸浮軸承有兩組徑向軸承與一組軸向軸承,其中徑向軸承使轉軸和離心葉輪保持懸浮狀态,軸向軸承用來調整轉軸和葉輪的軸向位移,任何時候磁懸浮軸承系統都确保轉軸和葉輪與周圍機械結構不發生直接接觸。

磁懸浮離心式冷水機組的優點是:(1)無摩擦損失,因此其效率比傳統螺杆式冷水機組至少高40%;(2)無潤滑油,運行過程中機組換熱器傳熱效率提高,制冷劑中無潤滑油,機組能效提高,省去複雜的潤滑油輔助系統;(3)噪聲低,實現超低噪音運行;(4)采用精确的智能化控制,能夠實時監控機組運行狀況,操作簡便;(5)采用無毒環保的制冷劑R134a;(6)節能效果明顯,有效降低運行成本。

調查發現新建空調工程項目的節能率在35%以上,最大的節能率可達70%,對既有建築進行空調節能改造的項目其節能率為15%~38%不等。

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空調自動控制技術

利用PLC,DDC等控制器為控制中心,利用各類傳感器采集測量建築内空氣溫度,空氣濕度,水流量,空氣送風風速,壓差等參數,參數采集後,經過控制器内置邏輯程序來進行對末端設備如風閥、水閥、變頻器等進行控制。從而控制冷熱源流量,風機轉速達到室内環境的溫濕度氣壓要求。

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